Handbuch Spannungs Messpraxis: Experimentelle Ermittlung Mechanischer Spannungen

ISBN-13: 9783322831095 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 390 str.

Arnold Peiter

Opis

Dieses Handbuch gliedert sich in die drei Teile Grundlagen, Verfahren und Anwendungen und wendet sich an den Ingenieur und Techniker in Ausbildung und Praxis. Die Mathematischen Grundlagen werden korrekt, explizit und damit leicht verstandlich mit Beispielen erlautert. Die wichtigsten, zur Anwendung kommenden Verfahren, schlieen sich an. Im dritten Teil wird deren Anwendung gezeigt, sowie die numerische Auswertung und Fehlerabschatzung.

Spis treści

A Grundlagen.- 1 Materialbeanspruchung.- 1.1 Materialien.- 1.2 Beanspruchungsart.- 1.3 Beanspruchungsgrößen.- 2 Verformungen.- 2.1 Koordinatenverformungen.- 2.2 Hauptverformungen.- 2.3 Vergleichsformänderungen.- 3 Spannungen.- 3.1 Koordinatenspannungen.- 3.2 Hauptspannungen.- 3.3 Vergleichsspannungen.- 4 Elastisches Verhalten — HOOKE-Gesetze.- 4.1 Elastische Kennwerte.- 4.2 Isotrope Stoffe.- 4.3 Anisotrope Stoffe.- 4.4 Texturierte Stoffe.- 5 Plastisches Verhalten.- 5.1 Be- und Entlastungskurven.- 5.2 Vollständige Beschreibung von Spannungs-Dehnungs-Kurven.- 6 Physik der Spannungsnachweise.- 6.1 Prinzip.- 6.2 Mechanische Verfahren.- 6.3 Dehnungsmeßstreifen.- 6.4 Dehnlinien-Verfahren.- 6.5 Röntgen-Verfahren.- 6.6 Spannungsoptik.- 6.7 Ultraschall-Verfahren.- 6.8 Mikromagnetik.- 6.9 Einsatzmöglichkeiten.- 6.10 Ausgewählte Anwendungsbeispiele.- 7 Elastomechanik von Eigenspannungszuständen.- 7.1 Einführung.- 7.2 Zur Entstehung von Eigenspannungen.- 7.3 Physikalische Ursachen von Eigenspannungsquellen.- 7.3.1 Lokale plastische Deformation.- 7.3.2 Temperaturfelder.- 7.3.3 Volumendilatationen, insbesondere in der Wärmeeinflußzone von Schweißverbindungen.- 7.4 Berechnung der Eigenspannungen bei gegebener Eigenspannungsquelle.- 7.4.1 Elastische Entstehung der Eigenspannungen.- 7.4.1.1 Anwendunge auf überelastische Biegung.- 7.4.1.2 Einwirkung eines Temperaturfeldes t (y).- 7.4.1.3 2D-1K-ES-Zustände bei Drehsymmetrie und gegebener eq (r)-Eigenspannungsquelle.- 7.4.1.4 Wärmepunkt (r).- 7.4.1.5 2D-1K-ES-Zustände in ebenen n-fach geschichteten Werkstoffen.- 7.4.2 Elastisch-platische Entstehung der Eigenspannungen.- 7.4.2.1 Spezialisierung für symmetrische Eigenspannungsverteilungen.- 7.5 Die Überlagerung von Last- und Eigenspannungen.- 7.5.1 Der lineare oder elastische Überlagerungsfall.- 7.5.2 Der nichtlineare oder elastisch-plastische Überlagerungsfall.- 7.5.2.1 Der nichtlineare elastisch-plastische 1D-1K-Überlagerungsfall.- 7.5.2.2 Spezialisierung für symmetrische Eigenspannungsverteilungen.- 7.6 Abbau von Eigenspannungen durch Overstressing.- 7.7 Experimentelle Verfahren zur Bestimmung von Eigenspannungen.- 7.8 Zusammenfassung.- B Verfahren.- 8 Mechanische Meßverfahren.- 8.1 Prinzip.- 8.2 Der Setzdehnungsmesser zum Messen von Längenänderungen.- 8.3 Krümmungsmessung.- 9 Dehnungsmeßstreifen.- 9.1 Prinzip.- 9.2 DMS-Meßtechnik.- 9.3 Meßwertkorrekturen.- 9.4 Aufnehmer und Meßgeräte.- 10 Dehnlinienverfahren.- 10.1 Meßprinzip.- 10.2 MAYBACH-Verfahren.- 10.3 STRESS-COAT-Verfahren.- 10.4 Spannungsfeld-Atlas.- 11 Spannungsoptik.- 11.1 Polarisiertes Licht — Grundlagen.- 12 Röntgentechnik.- 12.1 Einführung — Grundlagen.- 12.2 Kristallographische Grundlagen, elastisches Verhalten, Textur.- 12.3 Röntgenographische Grundlagen.- 12.4 Meßtechnik.- 12.5 Geräte zur Röntgenspannungsmessung.- 12.6 Röntgenquelle.- 12.7 Goniometer.- 12.8 Detektorsysteme.- 12.9 Röntgenoptik.- 12.10 Steuer- und Analyse-Software.- 12.11 Zusammenfassung.- 13 Neutronentechnik.- 13.1 Einleitung.- 13.2 Neutroncnquellen.- 13.3 Innere Spannungen in Werkstoffen.- 13.4 Grundlagen der Neutronendiffraktometrie.- 13.5 BRAGG-Streuung von Neutronen in polykristallinem Material.- 13.5.1 Der Strukturfaktor Fhkl.- 13.5.2 Die Multiplizität j.- 13.5.3 Temperatureinflüsse.- 13.5.4 Der Schwächungsfaktor T.- 13.5.5 Neutronendetektoren.- 13.6 Der Einfluß von Korngröße und plastischer Verformung auf die BRAGG-Reflexe.- 13.7 Praxis der Neutronenspektrometrie.- 13.8 Die Bestimmung des Dehnungs- und Spannungstensors.- 13.9 Elastische Anisotropie und Textureinflüsse.- 13.10 Elastische Anisotropie bei kubischen Systemen.- 14 Ultraschall-Spannungsmeßtechnik.- 14.1 Einleitung.- 14.2 Physikalische Grundlagen.- 14.3 Meßverfahren.- 14.3.1 Das Doppelbrechungsverfahren.- 14.3.2 Das SH-Wellen-Verfahren.- 14.3.3 Das LT-Verfahren.- 14.3.4 Das LTT-Verfahren.- 14.4 Meßtechnik.- 15 Mikromagnetische Spannungsmeßtechnik.- 15.1 Einleitung.- 15.2 Physikalische Grundlagen.- 15.3 Meßverfahren.- 15.4 Meßtechnik.- 16 Finite-Elemente-Methode (FEM).- 16.1 Vorbemerkung.- 16.2 Bohrlochverfahren, Lösung nach FEM.- C Anwendungen.- 17 Mechanische Lastspannungsermittlung.- 17.1 Verfahren.- 17.2 Meßstellenauswahl.- 17.3 Meßdurchführung.- 17.4 Auswertung.- 18 Mechanische Eigenspannungsanalyse.- 18.1 Entstehung und Verteilung von Eigenspannungen.- 18.2 Meßprinzip.- 18.3 Einschneideverfahren.- 18.4 Ausschneideverfahren.- 18.5 Abtrennverfahren.- 18.6 Biegeverfahren.- 18.7 Ausbohr- und Abdrehverfahren.- 18.8 Epsilon-Feldanalyse (EFA).- 18.9 Ring-Kern-Verfahren.- 18.10 Bohrlochverfahren.- 18.11 Beurteilungskriterien zu unterschiedlich ermittelten Eigenspannungs-Tiefenverteilung.- 19 Reißlack-Messungen.- 19.1 Verfahren.- 19.2 Anwendungsbeispiele.- 20 3-, 2- und 1-axiale Röntgen-Spannungsmessungen. Die Röntgen-Integral-Methode (RIM).- 20.1 Überblick.- 20.2 Notation.- 20.3 Situation.- 20.4 Goniometer.- 20.5 Grundlagen.- 20.6 Ausgewählte Beispiele.- I Kugelgestrahlte Stahlprobe aus 100 Cr6.- II Geschliffene Keramik.- III NiO-Schichten.- 20.7 Schlußbemerkung.- 21 Das spannungsoptische Oberflächenschichtverfahren.- 21.1 Vorbemerkung.- 21.2 Prinzip.- 21.3 Das Reflexionspolariskop.- 21.4 Messung der Hauptrichtungen.- 21.5 Spannungsoptische Dehnungsmessung.- 21.6 Dehnungsmessung an einem Punkt.- 21.7 Methoden zur getrennten Bestimmung der Hauptspannungen.- 21.8 Zusammenfassung.- 22 Ultraschall-Spannungsmessungen.- 22.1 Bleche.- 22.2 Schweißnähte.- 22.3 Schwere Schmiedestücke.- 22.4 Schienen und Schrauben.- 22.5 Hartmetall und Keramik.- 23 Mikromagnetische Spannungsmessungen.- 23.1 Turbinenschaufeln.- 23.2 Sägeblatt.- 23.3 Schweißnähte.- 23.4 Kugelgestrahlte Oberflächen.- 24 Neutronen-Spannungsmessungen.- 24.1 Einaxiale Beanspruchungen.- 24.2 Schweißverbindungen.- 24.3 Verbundwerkstoffe.- 24.4 Entwicklungstendenzen der Neutronenmethode.- 24.5 Der Neutroneneinfang als Quelle zusätzlicher Informationen.- 24.6 Transmissionsspektroskopie.- 25 Fehleranalyse und Datenreduktion.- 25.1 Problemstellung.- 25.2 Termdefinition.- 25.3 Ausgleichsrechnung.- 25.3.1 Fehlerfortpflanzung.- 25.3.2 Wahrscheinlichkeitsverteilung.- 26 Ausblick.- 27 Anhang.- 27.1 Elastische Kennwerte.- Sachwortverzeichnis.

O autorze

Prof. Arnold Peiter, Leiter des Materialprüfamtes des Saarlandes, FH Saarbrücken.